CN1280362A - 激光功率控制器件,光头和光记录和/或再现装置 - Google Patents

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Abstract

激光功率控制器件、光头和光记录和/或再现装置设置并控制从多个激光源辐射的激光光束的输出功率。给激光功率控制器件配置与多个激光源相关的多个可变电阻、与多个激光源相关的光电探测器单元和用于将激光光束输出功率控制在恒定的预定水平上的激光输出稳定单元。设置可变电阻的阻值,使激光源辐射的激光光束的输出功率处在预定水平上。

Description

激光功率控制器件，光头和光记录和／或再现装置
本发明涉及用于控制从多个激光源辐射的输出激光的激光功率控制器件，和涉及应用这种激光功率控制器件的、用于光记录和／或再现装置的光头(optical head)。
目前，光记录和／或再现装置通常都配置有辐射在用于信息记录和／或再现的光记录介质上的激光光源。对于这些装置来说，必须将辐射的激光光束的输出功率预置在预定的水平上。激光功率控制器件一般安装在这些装置之中，以便监视输出功率和使输出功率保持在预定水平上。
当前，各种各样的光记录介质都可以从市场上购买到。许多这些记录介质使用不同的记录密度。这些不同的密度往往需要使用不同波长的激光光束。
到目前为止，已经开发了可以使用几种不同激光波长的光记录和／或再现装置。这使得这些装置能够对几种不同的光记录介质进行操作。这些多介质装置目前使用几个相互独立的激光功率控制器件，来控制每种介质使用的相应激光源。但是，这种分离的激光功率控制器件的使用难以降低装置的尺寸。此外，这样的多介质装置的生产成本势必是昂贵的。
最近已经提出了在单芯片上制造多个激光源并将这些激光源相互紧密地排列起来的建议。然而，如果将激光源排列得彼此之间过于紧密，就难以为每个激光源提供独立的激光功率控制器件。
考虑了上述问题之后，本发明的一个目的是利用单个激光功率控制器件控制多个激光源。
本发明的另一个目的是提供一种能够控制从多个激光源辐射的相应激光光束的输出的激光功率控制器件。
本发明还有一个目的是提供一种使用这样的激光功率控制器件的光记录和／或再现装置。
本发明还有的其它目的和优点部分是显然的，部分可以从说明书和附图中明显看出。
为了达到上述目的，本发明提供了激光功率控制器件，用于控制从多个激光源辐射的相应激光光束的输出，包括多个与激光源有关的可变电阻；与激光光源相关的单一光电探测器；和激光输出稳定器，用于控制激光光束的输出，以便使从激光源辐射的激光的输出保持不变。通过改变可变电阻的阻值来设置与该可变电阻相关的激光源辐射的激光的输出。激光光源辐射的激光的强度由光电探测器来探测，然而，由激光输出稳定器根据所探测的强度控制激光的输出，从而使激光光源输出的激光光束为恒定的。
本发明还提供了包括多个激光光源的光头；光学元件，用于让激光源辐射的激光光束投射到记录介质上；光接收器，用于接收来自记录介质的返回光；和激光功率控制器，用于控制从激光源辐射的激光光束的输出。激光功率控制器就是前面所述的那种类型。
借助于根据本发明的激光功率控制器件和光头，单个电路就可以分别控制从多个激光源输出的激光束功率。
为了更完整地理解本发明，下面结合附图对本发明进行如下描述，其中：
图1是显示根据本发明的激光功率控制器件的实施例的电路图；
图2是显示根据本发明的激光功率控制器件的另一个实施例的电路图；
图3是显示根据本发明的激光功率控制器件的再一个实施例的电路图；
图4是显示根据本发明的激光功率控制器件的又一个实施例的电路图；
图5是显示根据本发明的光记录和／或再现装置的实施例的方框图；
图6是显示根据本发明的光头的实施例的侧视图；
图7是显示构成根据本发明的光头的光集成器件的平面图；和
图8是显示图7所示的光集成器件的光接收表面的平面图。
下面参照附图说明激光功率控制器件、光头和使用这种光头的光记录和／或再现装置的具体结构。
根据本发明的激光功率控制器件的第一实施例显示在图1中。该激光功率控制器件1控制从第一激光二极管2和第二激光二极管3辐射的激光输出。通过控制第一激光二极管2和第二激光二极管3来防止同时工作。
此激光功率控制器件1包括与第一激光二极管2相关的第一可变电阻4；与第二激光二极管3相关的第二可变电阻5；与第一可变电阻4相连的第一开关6；与第二可变电阻5相连的第二电阻7；与第一和第二激光二极管2、3相关的功率监视光电二极管8；和自动光量控制放大器9，用于控制激光输出，以便使第一和第二激光二极管2、3辐射的激光光束的输出为恒定的。
自动光量控制放大器9包括第一放大器10，用于将第一激光二极管2辐射的激光控制在恒定水平上；和第二放大器11，用于将第二激光二极管3辐射的激光控制在恒定水平上。
在此激光功率控制器件1中，第一可变电阻4的一端与第一开关6相连接，以便当接通和断开第一开关时，分别让这一端接地和释放。第一可变电阻4的另一端与第一和第二放大器10、11的输入端相连接。类似地，第二可变电阻5的一端与第二开关7相连接，以便当接通和断开第一开关时，分别让这一端接地和释放。第二可变电阻5的另一端也与第一和第二放大器10、11的输入端相连接。第一和第二可变电阻4、5与第一和第二放大器10、11的输入端相连接的端子还与光电二极管8的负极相连接。
第一激光二极管2具有接地负极和与PNP晶体管12的集电极相连接的正极。PNP晶体管12的发射极通过电阻13连接到电源14上。当第一激光二极管2导通时，来自电源14的电压通过电阻13施加到发射极上。PNP晶体管12的基极与第一放大器10的输出端相连接。激光输出由流经第一激光二极管2的电流幅值来控制。
类似地，第二激光二极管3具有接地负极和与PNP晶体管15的集电极相连接的正极。此PNP晶体管15的发射极通过电阻16连接到电源17上。当第二激光二极管3导通时，来自电源17的电压通过电阻16施加到发射极上。PNP晶体管15的基极与第二放大器11的输出端相连接，以便由第二放大器11控制流过第二激光二极管3的电流幅值，从而控制激光输出。
为了将来自第二激光二极管2的激光的输出功率设置在预定值上，接通第一开关6，从而让第一可变电阻4的一端接地；断开第二开关7，从而让第二可变电阻5的一端悬空。因此，当为第一激光二极管2设置功率大小时，将开关6、7配置成只有第一可变电阻4得到使用。然后，改变可变电阻5的阻值，以将第一激光二极管2辐射的激光输出设置在预定水平上。在这种状态下，从第一激光二极管2辐射的激光束的强度由光电二极管8来探测。光电二极管8生成与被测光强度成正比的电流。这个生成的电流由第一放大器10转换成施加到PNP晶体管12的基极上的电压。PNP晶体管12与所施加的基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管8探测到激光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管8能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度为恒定的。
为了将来自第二激光二极管3的激光的输出功率设置在预定值上，接通第二开关7，从让第二可变电阻5的一端接地；断开第一开关6，从而让第一可变电阻4的一端悬空。因此，当为第二激光二极管3设置功率大小时，将开关6、7配置成只有第二可变电阻5得到使用。然后，改变可变电阻4的阻值，以将第二激光二极管3辐射的激光输出设置在预定水平上。在这种状态下，第二激光二极管3辐射的激光的强度由光电二极管8来探测。光电二极管8生成与被测光强度成正比的电流。这个生成的电流由第二放大器11转换成施加到PNP晶体管15的基极上的电压。PNP晶体管15与所施加的基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管8探测到激光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管8能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度不变。
借助于上述的激光功率控制器件1，有可能利用单个电路将两个激光二极管2、3输出的激光功率设置并控制在各自的预定功率水平上。通过使用这种设备，与为每个激光二极管提供各自独立的激光功率控制器件相比，有可能降低产品的尺寸。由于减少了部件数，也就降低了生产成本。
如果将第一和第二激光二极管2、3制造在单芯片的单元中，那么，第一和第二激光二极管2、3将会靠得非常近。这种近距离导致极难为每个激光二极管提供各自的光强探测装置。在这种激光功率控制器件1中，第一激光二极管2和第二激光二极管3输出的光强的探测由单个功率监视光电二极管8来处理。这种单个探测单元的使用致使有可能将第一和第二激光二极管2、3单片地制造在单个芯片中。
在上述的激光功率控制器件1中，由于每次只使用可变电阻4、5中的一个，因此，可以独立地进行对每个激光二极管的功率设置的调整。
下面参照图2说明根据本发明的激光功率控制器件的第二实施例。这个激光功率控制器件21控制从作为第一光源的第一激光二极管22辐射的激光光束和从作为第二光源的第二激光二极管23辐射的激光光束。通过控制第一激光二极管22和第二激光二极管23来防止同时工作。
此激光功率控制器件21包括与第一激光二极管22相关的第一可变电阻24；与第二激光二极管23相关的第二可变电阻25；与第一和第二激光二极管22、23相关的功率监视光电二极管26；和自动光量控制放大器27，用于控制激光的输出，以便使第一和第二激光二极管22、23辐射的激光的输出保持不变。第一可变电阻24和第二可变电阻25与光电二极管26并联。
自动光量控制放大器27包括第一放大器28，用于保持第一激光二极管22辐射的激光的峰值强度为恒定的；和第二放大器29，用于保持第二激光二极管23辐射的激光的峰值强度为恒定的。
在此激光功率控制器件21中，第一可变电阻24的一端与光电二极管26的正极相连接，另一端与第一放大器28的输入端相连接。类似地，第二可变电阻25的一端与光电二极管26的正极相连接，另一端与第二放大器29的输入端相连接。光电二极管26的负极接地。
第一激光二极管22具有接地负极和与PNP晶体管30的集电极相连接的正极。PNP晶体管30的发射极通过电阻31连接到电源32上，PNP晶体管30的基极连接到第一放大器28的输出端上。当第一激光二极管22导通时，来自电源32的电压通过电阻31施加到发射极上。激光输出由流过第一激光二极管22的电流幅值来控制。
类似地，第二激光二极管23具有接地负极和与PNP晶体管33的集电极相连接的正极。PNP晶体管33的发射极通过电阻34连接到电源35上。当第二激光二极管23导通时，来自电源35的电压通过电阻34施加到发射极上。PNP晶体管33的基极连接到第二放大器29的输出端上，以便使流过第二激光二极管23的电流幅值由第二放大器29来控制。
当设置并控制由第一激光二极管22输出的激光的功率水平时，改变第一可变电阻24的阻值，将输出设置在预定水平上。在这种状态下，第一激光二极管22辐射的激光的强度由光电二极管26来探测。光电二极管26生成与被测光强度成正比的电流。这个生成的电流由第一放大器28转换成施加到PNP晶体管30的基极上的电势。PNP晶体管30与施加基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管26探测到激光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管26能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度为恒定的。
同样，当设置并控制由第二激光二极管23输出的激光的功率水平时，改变可变电阻25的阻值，将输出设置在预定水平上。在这种状态下，第二激光二极管23辐射的激光的强度由光电二极管26来探测。光电二极管26生成与被测光强度成正比的电流。这个生成的电流由第二放大器29转换成施加到PNP晶体管33的基极上的电势。PNP晶体管33与施加基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管26探测到光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管26能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度为恒定的。
在上述的激光功率控制器件21中，可以利用单个电路独立地控制两个激光二极管22、23输出的激光功率。与为每个激光二极管提供各自独立的激光功率控制器件相比，通过使用这种设备，可以降低系统的尺寸。由于减少了部件数，也就降低了生产成本。
如果将第一和第二激光二极管22、23制造在单片的单元中，那么，第一和第二激光二极管22、23将会靠得非常近。这种近距离导致极难为每个激光二极管提供各自的光强探测装置。在这种激光功率控制器件21中，第一激光二极管22和第二激光二极管23输出的光强的探测由单个光电二极管26来处理。这种单个光电二极管的使用致使有可能将第一和第二激光二极管22、23单片地制造在单个芯片上。
在上述的激光功率控制器件21中，由于第一可变电阻24和第二可变电阻25彼此并联，因此，基本上可以独立地实现第一和第二激光二极管的输出控制。
下面参照图3说明根据本发明的激光功率控制器件的第三实施例。这个激光功率控制器件41控制从作为第一光源的第一激光二极管42辐射的激光光束和从作为第二光源的第二激光二极管43辐射的激光光束。通过控制第一激光二极管42和第二激光二极管43来防止同时工作。
此激光功率控制器件41包括与第一激光二极管42相关的第一可变电阻44；与第二激光二极管43相关的第二可变电阻45；与第一和第二激光二极管42、43相关的功率监视光电二极管46；和自动光量控制放大器47，用于控制激光的输出，以便使第一和第二激光二极管42、43辐射的激光的输出为恒定的。第一可变电阻44和第二可变电阻45与光电二极管46串联。
自动光量控制放大器47包括第一放大器48，用于保持第一激光二极管42辐射的激光光束的峰值强度为恒定的；和第二放大器49，用于保持第二激光二极管43辐射的激光光束的峰值强度为恒定的。
在此激光功率控制器件41中，第一可变电阻44的一端接地，另一端与第一放大器48的输入端相连接。第二可变电阻45的一端与第一可变电阻44和第一放大器48的连接点相连接，而另一端则与第二放大器49的输入端相连接。与第二放大器49的输入端相连接的那一端也与光电二极管46的正极相连接；光电二极管46的负极接地。
第一激光二极管42具有接地负极和与PNP晶体管50的集电极相连接的正极。PNP晶体管50的发射极通过电阻51连接到电源52上。当第一激光二极管42导通时，来自电源52的电压通过电阻51施加到发射极上。PNP晶体管50的基极连接到第一放大器48的输出端上。激光功率由流过第一激光二极管42的电流来控制，这个电流本身又由晶体管50来调节。
类似地，第二激光二极管43具有接地负极和与PNP晶体管53的集电极相连接的正极。PNP晶体管53的发射极通过电阻54连接到电源55上。当第二激光二极管43导通时，来自电源55的电压通过电阻54施加到发射极上。PNP晶体管53的基极连接到第二放大器49的输出端上。激光功率由流过第二激光二极管43的、其自身由晶体管53调节的电流来控制。
为了将第一激光二极管42输出的激光功率的大小设置在预定水平上，改变第一可变电阻44的阻值。在随后的操作过程中，第一激光二极管42辐射的激光光束的强度由光电二极管46来探测。光电二极管46生成与被测光强度成正比的电流。这个生成的电流由第一放大器48转换成施加到PNP晶体管50的基极上的电压。PNP晶体管50与施加的基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管46探测到激光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管46能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度不变。
为了设置第二激光二极管43输出的激光光束的功率大小，改变并设置第二可变电阻45的阻值，使其输出在预定的水平上。在操作过程中，第二激光二极管43辐射的激光强度由光电二极管46来探测。光电二极管46生成与被测光的强度成正比的电流。这个生成的电流由第二放大器49转换成施加到PNP晶体管53的基极上的电压。PNP晶体管53与施加的基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管46探测到光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管26能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度为恒定。注意，只有在固定了第一可变电阻44的阻值之后，才改变第二可变电阻45的阻值。
借助于上述的激光功率控制器件41，可以利用单个电路分开控制两个激光二极管42、43输出的功率。因此，与为每个激光二极管提供独立的激光功率控制器件的装置相比，有可能降低设备的尺寸。由于减少了部件数，也就降低了生产成本。
如果将第一和第二激光二极管42、43制造在单片的单元中，那么，第一和第二激光二极管42、43将会靠得非常近。这种近距离导致极难为每个激光二极管提供各自的光强探测装置。在这个激光功率控制器件41中，第一激光二极管42和第二激光二极管43输出的光强的探测由单个光电二极管46来处理。这种单个光电二极管的使用致使有可能将第一和第二激光二极管42、43单片地制造在单个芯片中。
在根据本发明第一实施例的激光功率控制器件1中，第一可变电阻4对第一激光二极管2的输出控制和第二可变电阻5对第二激光二极管3的输出控制是独立实现的。在根据本发明第二实施例的激光功率控制器件21中，第一可变电阻24对第二激光二极管22的输出控制和第二可变电阻25对第二激光二极管23的输出控制也是独立实现的。但是，在根据本发明第三实施例的激光功率控制器件41中，第一激光二极管42的输出设置和第二激光二极管43的输出设置并不是完全独立的。可变电阻44、45组合在一起，使得第二激光二极管43的输出必须在设置了第一激光二极管42的输出之后得到设置。这样，可以将第一激光二极管22的输出和第二激光二极管23的输出控制在预定的水平上。
下面参照图4说明根据本发明的激光功率控制器件的第四实施例。这个激光功率控制器件61控制从作为第一光源的第一激光二极管62辐射的激光光束和从作为第二光源的第二激光二极管63辐射的激光光束。通过控制第一激光二极管62和第二激光二极管63来防止同时工作。
此激光功率控制器件61包括与第一激光二极管62相关的第一可变电阻64；与第二激光二极管63相关的第二可变电阻65；与第一和第二激光二极管62、63相关的功率监视光电二极管66；和自动光量控制放大器67，用于控制激光的输出，以便使第一和第二激光二极管62、63辐射的激光的输出保持不变。
自动光量控制放大器67包括第一放大器68，用于保持第一激光二极管62辐射的激光的峰值强度为恒定的；和第二放大器69，用于保持第二激光二极管63辐射的激光的峰值强度为恒定的。
在此激光功率控制器件61中，第一可变电阻64的一端接地，另一端与第一和第二放大器68、69的输入端相连接。类似地，第二可变电阻65的一端接地，而另一端与第一和第二放大器68、69的输入端相连接。与第一和第二放大器68、69的输入端相连接的第一和第二可变电阻64、65的端子也与光电二极管66的正极相连接，此光电二极管66的负极接地。
第一激光二极管62具有接地负极和与PNP晶体管70的集电极相连接的正极。PNP晶体管70的发射极通过电阻71连接到电源72上。当第一激光二极管62导通时，来自电源72的电压通过电阻71施加到发射极上。PNP晶体管70的基极连接到第一放大器68的输出端上。激光输出由流过第一激光二极管62的、其自身又由晶体管70来调节的电流来控制。
类似地，第二激光二极管63具有接地负极和与PNP晶体管74的集电极相连接的正极。PNP晶体管54的发射极通过电阻75连接到电源76上。当第二激光二极管63导通时，来自电源76的电压通过电阻76施加到发射极上。PNP晶体管74的基极连接到第二放大器69的输出端。激光输出由流过第二激光二极管63的、其自身由晶体管74调节的电流来控制。
为了将第一激光二极管62输出的激光功率的大小设置在预定水平上，改变第一可变电阻64的阻值。在随后的操作过程中，第一激光二极管62辐射的激光由光电二极管66来探测。光电二极管66生成与被测光强度成正比的电流。这个生成的电流由第一放大器68转换成施加到PNP晶体管70的基极上的电势。PNP晶体管70与施加的基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管66探测到激光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管66能有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度为恒定的。
为了设置第二激光二极管63输出的激光光束的功率大小，改变并设置第二可变电阻65的阻值，使其输出在预定的水平上。在操作过程中，第二激光二极管63辐射的激光强度由光电二极管66来探测。光电二极管66生成与被测光的强度成正比的电流。这个生成的电流由第二放大器69转换成施加到PNP晶体管74的基极上的电压。PNP晶体管74与施加的基极电压成反比控制流入激光二极管的驱动电流。例如，如果光电二极管66探测到光强度在增加，则产生更大的电流，放大器利用这个更大的电流来提高基极电压，基极电压的增加导致了激光驱动电流的减小，从而降低了激光强度。按照这种方式，光电二极管66有效地调节驱动电流，以保持输出激光强度为恒定的。
借助于上述的激光功率控制器件61，可以利用单个电路分开控制两个激光二极管62、63输出的功率。因此，与为每个激光二极管提供独立的激光功率控制器件的装置相比，有可能降低设备的尺寸。由于减少了部件数，也就降低了生产成本。
如果将第一和第二激光二极管62、63制造在单片的单元中，那么，第一和第二激光二极管62、63将会靠得非常近。这种近距离导致极难为每个激光二极管提供各自的光强探测装置。在这个激光功率控制器件61中，第一激光二极管62和第二激光二极管63输出的光强的探测由单个光电二极管66来处理。这种单个光电二极管的使用致使有可能将第一和第二激光二极管62、63单片地制造在单个芯片中。
在根据本发明第四实施例的激光功率控制器件61中，因为第一可变电阻64和第二可变电阻65是并联的，所以，它们的阻值彼此影响。因此，如果第一可变电阻64的阻值发生变化，改变了第一激光二极管62的输出设置，则第二激光二极管63的输出设置也随之改变。类似地，如果第二可变电阻65的阻值发生变化，改变了第二激光二极管63的输出设置，则第一激光二极管62的输出设置也随之改变。因此，第一激光二极管62的输出设置不能够与第二激光二极管63无关地得到控制。必须一起考虑第一和第二可变电阻64、65的阻值，以便使第一激光二极管62的输出和第二激光二极管63的输出处在它们的预定水平上。
下面说明使用配备上述激光功率控制器件的光头的光记录和／或再现装置80。参照图5，光记录和／或再现装置80包括主轴电机(spindle moter)82，用于转动驱动光盘81A、81B；光头83，用于将激光光束照射在光盘81A、81B上和记录和／或再现信息；和馈送电机84，用于沿着光盘81A、81B的半径方向馈送光头83。光记录和／或再现装置80还包括调制解调器85，用于执行预定的调制／解调操作；驱动控制电路86，用于伺服控制光头83；和系统控制器87，用于进行整体系统控制。
这种光记录和／或再现装置80可以使用两种类型的光盘用于记录和／或再现。每种类型的光盘需要不同的激光器。有选择地将第一光盘81A或第二光盘81B装载到主轴电机82上，由此让其旋转。举例来说，第一光盘81A比第二光盘81B能够以更高的密度记录信息。让激光束透过透明基底照射在信息记录表面上，可以读写这种更高密度的信息，透明基底的板厚为大约1．2mm的量级。
主轴电机82由驱动控制电路86来驱动，并以预定速度旋转。也就是说，作为记录介质的光盘81A、81B由主轴电机82夹住，并且由驱动控制电路86驱动的主轴电机82带动光盘81A、81B以预定速度旋转。
当记录和／或再现信息信号时，光头83将激光光束照射在正在旋转的光盘81A、81B上，并检测反射回来的返回光。光头83有两个激光二极管，每一个具有不同的振荡波长，并且将光头83配置成能处理两种类型的光盘。光头83与调制解调器电路相连接。当再现信息信号时，将激光照射到正在旋转的光盘81A、81B上，并根据从光盘反射回来的返回光读取重放信号。将由此读取的重放信号传送到调制解调器85。当记录信息信号时，调制解调器85以预定的方式调制从外部电路88输入的信息信号，并传送到光头83，然后，光头83通过调制照射在光盘81A或81B上的激光光束记录信息信号。
光头83与驱动控制电路86相连接。在信息信号的记录和／或再现过程中，从正在旋转的光盘81A、81B反射回来的返回光会产生聚焦误差信号和跟踪误差信号，然后，将这些误差信号传送到驱动控制电路86。
调制解调器85与系统控制器87和外部电路88相连接。当将信息信号记录在光盘81A、81B上时，系统控制器87控制调制解调器85，以便将记录信号从外部电路88传送到那里。对所提供的信号进行调制，然后，将其传送到光头83。系统控制器87也控制调制解调器85，以便使从光盘81A、81B读取的重放信号从光头83传送到以后要解调这个读取的信号的调制解调器85。然后，将调制解调器85解调的重放信号从调制解调器85输出到外部电路88。
设置馈送电机84使其能够将光头83定位在相对于光盘81A、81B的预定位置上。这个馈送电机84与驱动控制电路86相连接，并且执行由驱动控制电路控制的驱动操作。驱动控制电路86还与主轴电机82相连接，并由系统控制器87来控制。因此，在信息信号的记录和／或再现期间，驱动控制电路86控制主轴电机82的驱动，致使光盘81A、81B以预定的速度旋转。
驱动控制电路86还与光头83相连接。在信息信号的记录和／或再现期间，将聚焦误差信号和跟踪误差信号提供给驱动控制电路86，以便对光头83进行聚焦伺服和跟踪伺服操作。聚焦伺服和跟踪伺服操作是通过驱动双轴致动器(biaxial actuator)来实现的，其适合于驱动和位移配置在光头83上的物镜。
上述的光记录和／或再现装置使用了如图6—8所示的光头83。这种光头83允许使用两种不同类型的光盘。这些光盘是第一和第二光盘81A、81B。有选择地使用这些第一和第二光盘81A、81B以实现信息信号的记录和／或再现的方式显示在图6中。
设置根据本发明的光头83，使包括在光集成器件104中的激光光源辐射的激光光束通过准直透镜105、光阑106和物镜107之后发送到光盘81A或81B。然后，从光盘81A或81B反射回来的返回光通过物镜107、光阑106和准直透镜105入射到光集成器件104上。
光集成器件104包括用于有关第一光盘的激光源的信号探测的光电探测器、用于有关第二光盘的激光源的信号探测的光电探测器和用于功率监视的光电探测器。这些单元按照随后说明的方式集成在单个封装中。在光集成器件104中，构成各自激光源的半导体激光二极管沿着光盘81A或81B的半径方向，以大约100微米量级的间距排列着。对于光盘81A和81B的每一个，在系统控制器87的控制下，独立操作这两个半导体激光二极管。通过独立地驱动这两个半导体激光二极管，光综合电路104有选择地辐射其波长与光盘81A或81B相关的激光光束，并由与此光盘相关的信号探测光电探测器来探测返回光。从每个半导体激光二极管辐射的激光光束都落在使激光功率控制器件能够控制激光功率的功率监视光电探测器上。
准直透镜105将光集成器件104辐射的激光光束转换成准直光束。根据光集成器件104来排列准直透镜105，使得准直透镜的光轴与第一光盘81A的激光光束的光轴相重合，则相对于第二光盘81B的激光光束的光轴有一个偏移量。
光阑106是在透明板件上形成的圆形开口，该透明板件上带有起波长滤光片作用的介电膜。起滤光片作用的光阑104适用于阻挡用于第二光盘81B的780nm激光波长并透过用于第一光盘81A的650nm激光波长。因此，由此构成的光阑106的作用是将780nm激光波长的光束形状修整成具有由该开口的尺寸确定的光束直径。因此，780nm激光光束以修整后的光束形状传播，而用于第一光盘81A的650nm激光光束则以没有改变的光束形状传播。
物镜107是通过，例如，注模透明合成树脂形成的非球形透镜。通过适当地选择构成透镜的苯乙烯树脂的折射率和透镜表面的形状，物镜107收集作为基本上平行的光束入射在上面的第一和第二波长的光束。然后，此光束传播到相关光盘81A或81B的信号记录表面上。也就是说，物镜107构成一个与第一和第二光盘81A、81B相关的双焦距透镜。
物镜107受到跟踪控制致动器108A的支持，沿着第一和第二光盘81A、81B的径向移动。进行跟踪控制，以便当响应于跟踪误差信号TE而驱动跟踪控制致动器108A时，激光光束扫描光盘81A或81B的预定轨道。物镜107也受到聚焦控制致动器108B的支持，沿着激光的光轴方向移动。进行聚焦控制，以便当响应于聚焦误差信号FE而驱动聚焦控制致动器108B时，激光光束聚焦在光盘81A或81B的信号记录表面上。
为光头83提供矩阵处理电路109，对光集成器件104的信号探测光电探测器接收的反射光进行矩阵处理。这个电路根据跟踪误差量的改变而生成跟踪误差信号TE、根据聚焦误差量的改变而生成聚焦误差信号FE和根据光盘上的记录标记(例如，凹线(pit string))的改变而生成重放信号。矩阵处理电路109为每种光盘类型独立地生成跟踪误差信号。
参照图7A和7B说明光集成器件104更多的细节。这个光集成器件104包括半导体基底117，以及在基底117上形成的光学系统116。半导体基底117上面承载着信号探测光电探测器125A、125B、126A和126B。光学系统116包括棱镜114、第一和第二半导体激光二极管115A和115B、和用于控制半导体激光二极管115A、115B的激光功率的功率监视光电探测器130。在封装(package)118中容纳和布线光学系统116，然后用作为透明密封件的玻璃盖119加以密封。
将第一半导体激光二极管115A和第二半导体激光二极管115B沿着光盘81A、81B的径向彼此隔开大约100微米。来自第一和第二二极管的激光光束都辐射到棱镜114上。尽管分开显示第一和第二半导体激光二极管115A、115B，作为两个不同波长的光辐射源，但也可以将两个光发射点集成在一个芯片上，作为单芯片双波长发送激光单元。
功率监视光电探测器130处在相对第一和第二半导体激光二极管115A、115B与棱镜114相反一侧。因此，光电二极管接收从第一和第二半导体激光二极管115A、115B后侧辐射的激光光束。根据对此功率监视光电探测器130接收的激光光束的探测结果，上述第一至第四实施例所示的激光功率控制器件将第一和第二半导体激光二极管115A、115B设置在相应的预定功率水平上。设置了预定功率水平之后，对输出进行控制，以便使激光功率水平保持为恒定的。
在本实施例中，其中第一和第二半导体激光二极管115A、115B彼此邻近地排列着，使用单个光电探测器作为用于两个二极管的功率监视光电探测器130是有利的。
棱镜114是将入射到光盘81A、81B上的激光光束分开的光学部件，大体上是侧面上有一斜面的平行六面体结构。这个棱镜114反射激光光束，离开其斜面，朝向准直透镜105。来自光盘的返回光沿着相反光路传播，返回入射在斜面上并透射入棱镜。注意，返回光落在棱镜下表面的特定位置(以下称为前侧)上，经过这个表面后，大约50％的入射光透射，而其余的50％入射光则反射回到棱镜上表面。为此，棱镜114在其上表面上有一蒸气沉积的反射镜面。因此，反射光再次被反射，这次离开反射镜的上表面，回到下表面。然后，此二次反射光入射到下表面的不同位置(称为后侧)上，并透射过该表面。这些表面确保第一次透射过棱镜下表面的光强大约等于透过棱镜下表面的二次反射光的强度。
在半导体基底117上从光盘返回的第一激光光束和第二激光光束落在上面的这些部分上，分别形成了用于第一光盘81A的信号探测光电探测器125A、126A和用于第二光盘81B的信号探测光电探测器125B、126B。光电探测器126A、126B朝向后侧排列。图8显示了这些光电探测器的放大图。选择半导体激光二极管115A和115B的方向以及棱镜114的尺寸，使从光盘返回的并透射过棱镜114的光束在半导体基底117上形成的束斑形状分别在后侧和前侧上大体上具有焦线和椭圆(其长轴方向与后侧上的焦线的延长线方向垂直)的形式。
外形基本上是长方形的、用于第二光盘81B的光电探测器125B、126B沿着第二光盘81B的圆周切线方向并排排列着。它们被沿着圆周切线方向延伸的分隔线沿着第二光盘81B的径向分开。形成在每个光接收表面上的束斑沿着第二光盘81B的径向分成四部分。外前侧光接收表面用标号m和p表示。内前侧光接收表面用标号n和o表示。外后侧光接收表面用标号q和t表示。内后侧光接收表面用标号r和s表示。
用于第一光盘81A的光电探测器125A、126A基本上也是长方形外形，沿着第一光盘81A的圆周切线方向并排排列着。后侧光电探测器126A的结构类似于第二光盘81B的后侧光电探测器。然而，前侧光电探测器125A具有沿着光盘的圆周切线方向分成两部分的光接收表面，其它方面的结构与第二光盘81B的前侧光电探测器125B相似。朝向用于前侧光电探测器125A的小尺寸光接收表面的前方的外侧和斜面侧用标号a和d表示。朝向前侧的内侧和斜面侧用标号b和c表示。朝向前侧的外侧和远离斜面的那一侧用标号e和h表示。朝向前侧的内侧和远离斜面的那一侧用标号f和g表示。朝向后侧的外侧用标号i和l表示。朝向后侧的内侧用标号j和k表示。
这些用标号a-t表示的各种光接收表面的每一个测量从光盘81A或81B返回的束斑的不同区域／部分的强度。半导体基底117通过电流到电压转换和算术运算来处理这些光接收表面接收的光，输出所得的信号。矩阵处理电路109处理这些输出信号，生成如后所述的跟踪误差信号和聚焦误差信号。
对于光盘81A，聚焦误差信号FEA是通过D-3DF(差分-3分聚焦)法生成的，跟踪误差信号TEA是通过DPD(差分相位检测)法生成的，和读取信号RFA是分别如方程1-3所示的表面a至l的信号总和。在这些方程中，符号a至l分别表示由于单元a至l探测的光所生成的电流。
FEA=(a+e+d+h+j+k)-(b+f+c+g+i+l)    方程1
TEA=(a+b+g+h)-(c+d+e+f)            方程2
RFA=(a+b+c+d+e+f+g+h+i+j+k+l)      方程3
对于光盘81B，聚焦误差信号FEB是通过D-3DF法生成的，跟踪误差信号TEB是通过推挽(Push-Pull)法生成的，和读取信号RFB是分别如方程4-6所示的表面m至t的信号总和。在这些方程中，符号m至t分别表示由于单元m至t探测的光所生成的电流。
FEB=(m+p+r+s)-(n+o+q+t)    方程4
TEB=(m+n+s+t)-(o+p+q+r)    方程5
RFB=(m+n+o+p+q+r+s+t)      方程6
以高的位置精度将各个部件，例如，棱镜、第一和第二半导体激光二极管115A、115B和功率监视光电探测器130排列在半导体基底117上，可以将光集成器件104封装在一个紧凑的空间内。通过对于两个激光二极管115A、115B来适当地排列功率监视导电探测器130，可以有效地利用本发明的激光功率控制器件。
包括根据本发明的光头83的光记录和／或再现装置80有两个产生不同振荡波长的激光二极管。这使它能够对要求不同波长的激光光束的两种类型的光盘进行操作。也就是说，本发明不但能够实现对两种类型的光盘有选择的信息信号记录和／或再现，并且对一种类型的光盘使用不同波长激光光束进行不同的记录和再现操作也是有效的。
借助于本发明，其中装载在光头83上的两个激光二极管的输出是由激光功率控制器件来控制，多个激光二极管输出的激光功率可以由单个电路分别控制。因此，利用本发明的光记录和／或再现装置80，整个系统可以封装在比如为每个激发二极管提供分别的激光功率控制器件所占的空间更小的空间内。另外，可以减少部件数，从而降低生产成本。因此，根据本发明，其中多个激光源可以由单个激光功率控制器件来控制，与现有技术的系统相比，使用这种设备的系统降低了尺寸、部件数量和生产成本。
从前面的描述中可以看出，本发明的目的是明显的。本领域的普通技术人员可以对上面的方法和结构进行改进和修改，而不偏离本发明的精神和范围。包含在上面描述中的和附图所示的所有内容只不过是示例性的，而不是对本发明的限制。

Claims (23)

1．一种用于控制从多个激光源辐射的各自激光光束的输出的激光功率控制器件，包括：
多个可变电阻，与所述多个激光源相对应；所述可变电阻的每一个的阻值是可变的，以便将相应激光源辐射的激光光束的输出功率设置在预定水平上；
单个光电探测器，用于探测从所述多个激光源辐射的激光光束的输出功率；和
输出稳定器，用于根据所探测的输出功率保持激光源辐射的激光束在所述预定水平上的输出功率为恒定的。
2．如权利要求1所述的激光功率控制器件，进一步包括多个开关，分别与所述多个可变电阻相连接；在设置激光光束的输出功率时，所述各开关被配置成只有与正在被设置的激光源相对应的可变电阻可操作地连接在激光二极管上，而其余的可变电阻悬空。
3．如权利要求2所述的激光功率控制器件，其中，当控制激光光束的功率输出时，进一步将所述多个开关配置成只有与正在受到控制的激光源相对应的可变电阻可操作地连接在激光二极管上，而其余的可变电阻悬空。
4．如权利要求1所述的激光功率控制器件，其中，所述多个可变电阻与所述光电探测器并联。
5．如权利要求1所述的激光功率控制器件，其中，所述多个可变电阻与所述光电探测器串联。
6．如权利要求1所述的激光功率控制器件，其中，所述输出稳定器包括与所述各激光源相对应的各控制放大器。
7．一种光头，包括：
多个激光源；
光学单元，用于将从所述多个激光源辐射的激光光束传播到记录介质上；
光接收器，用于接收从所述记录介质反射的返回光；
功率控制器，用于控制所述多个激光源辐射的激光光束的输出；所述功率控制器包括多个可变电阻，与所述多个激光光源相对应；所述可变电阻的每一个的阻值是可变的，以便将相应激光源辐射的激光光束的输出功率设置在预定水平上；
光电探测器，用于探测从所述多个激光源辐射的激光光束的输出功率；和
输出稳定器，用于根据所探测的输出功率保持激光源辐射的激光束在所述预定水平上的辐射功率为恒定的。
8．如权利要求7所述的光头，进一步包括多个开关，分别与所述多个可变电阻相连接；在设置激光光束的输出功率时，所述光头被配置成只有与正在被设置的激光源相对应的可变电阻可操作地连接在激光二极管上，而其余的可变电阻悬空。
9．如权利要求8所述的光头，其中，当控制激光光束的功率输出时，进一步将所述多个开关配置成只有与正在受到控制的激光源相对应的可变电阻可操作地连接在激光二极管上，而其余的可变电阻悬空。
10．如权利要求7所述的光头，其中，所述多个可变电阻与所述光电探测器并联。
11．如权利要求7所述的光头，其中，所述多个可变电阻与所述光电探测器串联。
12．如权利要求7所述的光头，其中，所述输出稳定器包括与所述激光源相对应的控制放大器。
13．如权利要求7所述的光头，其中，所述多个激光源的每一个辐射不同波长的激光光束。
14．如权利要求7所述的光头，其中，所述多个激光源彼此紧密地排列着。
15．如权利要求7所述的光头，其中，所述多个激光源、所述光接收器和所述光电探测器集成在单个基底上。
16．如权利要求15所述的光头，其中，所述光电探测器和所述多个激光源分别位于所述光接收器相反的两侧上。
17．一种用于将信息记录在光记录介质上和／或从光记录介质上再现信息的光记录和／或再现装置，包括：
多个激光源；
光学单元，用于将所述多个激光源辐射的激光光束传播到记录介质上；
光接收器，用于接收从所述光记录介质反射的返回光；
驱动器，用于驱动所述光记录介质旋转；和
激光功率控制器件，用于控制所述多个激光源发射的各自激光光束的输出，包括：
多个可变电阻，与所述多个激光源相对应；所述可变电阻的每一个的阻值是可变的，以便将相应激光源辐射的激光光束的输出功率设置在预定水平上；
光电探测器，用于探测从所述多个激光源辐射的激光光束的输出功率；和
输出稳定器，用于根据所探测的输出功率保持激光源辐射的激光束在所述预定水平上的输出功率为恒定的。
18．如权利要求17所述的光记录和／或再现装置，进一步包括多个开关，分别与所述多个可变电阻相连接；在设置激光光束的输出功率时，所述开关被配置成只有与正在被设置的激光光源相对应的可变电阻可操作地连接在激光二极管上，而其余的可变电阻悬空。
19．如权利要求18所述的光记录和／或再现装置，其中，当控制激光光束的功率输出时，进一步将所述几个开关配置成只有与正在受到控制的激光源相对应的可变电阻可操作地连接在激光二极管上，而其余的可变电阻悬空。
20．如权利要求17所述的光记录和／或再现装置，其中，所述多个可变电阻与所述光电探测器并联。
21．如权利要求17所述的光记录和／或再现装置，其中，所述多个可变电阻与所述光电探测器串联。
22．如权利要求17所述的光记录和／或再现装置，其中，所述输出稳定器包括与所述激光源相对应的控制放大器。
23．如权利要求17所述的光记录和／或再现装置，其中，所述多个激光源的每一个辐射不同波长的激光光束。
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